第十单元交变电流传感器章末达标测试(时间：60分钟满分：110分)一、选择题(本题共9小题，每小题6分，共54分，每小题只有一个选项符合题意)1．如图1所示，原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器正常工作时，以下说法不．正确的是()图 1A．原、副线圈磁通量之比为2∶1B．原、副线圈电流之比为1∶2C．输入功率和输出功率之比为1∶1D．原、副线圈磁通量变化率之比为1∶12.如图2所示，三个灯泡是相同的，额定功率足够大，直流电源E1内阻可以忽略，交流电源E2电动势的有效值与E1相等，自感线圈电阻不计。

当开关S接到接点A时，三灯亮度相同，当开关S接到接点B时()A．甲、乙、丙三灯亮度相同B．甲灯最亮，丙灯不亮图2C．甲灯和乙灯等亮，丙灯不亮D．乙灯最亮，丙灯不亮3.如图3所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发光二极管(电流越大，发光越强)，且R与D距离不变，下列说法中正确的是()A．当滑动触头向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头向左移动时，L消耗的功率减小图3 C．当滑动触头向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动滑动触头，L消耗的功率不变4．全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进行排水和脱水工序时，控制铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门，排除污水(如图4所示)。

以下说法中正确的是()图 4①若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极②若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极③若a、b处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中④若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中A.①③B.②④C.①④D.②③5．利用如图5所示的电流互感器可以测量被测电路中的电流，若互感器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶100，交流电流表A的示数是50 mA，则()A．被测电路的电流有效值为0.5 AB．被测电路的电流平均值为0.5 AC．被测电路的电流最大值为5 2 A 图5 D．原、副线圈中的电流同时达到最大值6．(2012·江苏苏北四市调研)如图6甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为20∶1，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，电容器电容C＝100 μF。

已知电阻R1两端的正弦交流电压如图乙所示，则()图 6A．原线圈输入电压的最大值为400 VB．交流电的频率为100 HzC．电容器所带电荷量恒为2×10－3 CD．电阻R1消耗的电功率为10 W是定值电阻，R2是正温度系数热敏电阻，L为7．如图7所示，R小灯泡，当温度降低时以下判断错误的是()A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大图7C．小灯泡的亮度变小D．小灯泡的亮度变大8.如图8所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线OO′与磁感线垂直。

已知匀强磁场的磁感应强度B＝1 T，线圈所围面积S＝0.1 m2，转速12 r/min。

若从中性面开始计时，则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为A．e＝12πsin120t(V)B．e＝24πsin120πt(V)C．e＝0.04πsin0.4πt(V)D．e＝0.4πcos2πt(V) 图89．(2012·绥化模拟)图9甲是一教学演示用发电机构造示意图，线圈转动产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙。

发电机线圈电阻为0.5 Ω，外接电阻为2.5 Ω，则下列判断错误的是()图9A．线圈转速为50 r/sB．电压表的示数为2.5 VC．电路中电流的最大值为 2 AD．若线圈转速变为原来的2倍，外接电阻消耗的功率也变为原来的2倍二、计算题(本题共3小题，共56分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)10．(20分)如图9所示，边长为l的正方形线圈abcd的匝数为n，ad边的中点和bc边的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B，线圈与外电阻R构成闭合电路，整个线圈的电阻为r。

现在让线圈以OO′连线为轴，以角速度ω匀速转动，从图示时刻开始计时，求：(1)闭合电路中电流瞬时值i的表达式；图9(2)当t＝π4ω时，电阻R两端的电压值。

11．(15分)如图11甲所示是一种振动发电装置，它的结构由一个半径为r＝0.1 m的50匝的线圈套在辐形永久磁铁槽上组成，假设磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(如图乙)。

线圈运动区域内磁感应强度B的大小均为15πT，方向不变，线圈的总电阻为2 Ω，它的引出线接有8 Ω的电珠L，外力推动线圈的P端，使线圈做往复运动，便有电流通过电珠，当线圈向右的位移随时间变化的规律如图丙所示时(x取向右为正)。

图11(1)画出线圈中感应电流随时间变化的图像(取电流从a→L→b为正方向)；(2)在0.1 ～0.15 s内推动线圈运动过程中的作用力；(3)求该发电机的输出功率(其他损耗不计)。

12．(20分)发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器。

发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25，输电导线中的电功率损失为输入功率的4%。

(1)画出上述输电全过程的线路图。

(2)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流。

(3)求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压。

(4)计算降压变压器的输出功率。

1.解析：由于原、副线圈共用一个铁芯，故通过原、副线圈磁通量之比和原、副线圈磁通量变化率之比均为1∶1，选项A错误而D正确；由I1∶I2＝n2∶n1得，I1∶I2＝1∶2，选项B正确；由于理想变压器不考虑变压器自身的功率损失，故选项C正确，本题选择不正确的选项，故应选A。

答案：A2.解析：当开关S接到A点时，三个相同的灯泡亮度相同，说明通过三个灯泡的电流大小相等，三个支路对所加频率的交流电的阻碍作用相同。

当开关S接B点时，由于所加的是直流电，含电阻支路的阻碍作用不变，含电感线圈支路的阻碍作用减小(线圈有“阻交流，通直流”的作用)，含电容支路的阻碍作用变为无穷大(电容有“通交流，隔直流”的作用)。

所以甲灯亮度不变，乙灯变亮，丙灯不亮。

答案：D3.解析：滑动变阻器触头P向左移动时，电阻减小，通过D的电流变大，发光二极管发出的光增强，光照射光敏电阻，R的阻值减小，通过L的电流变大，L消耗的功率变大；反之，P向右移动时，L的功率变小。

答案：A4. 解析：控制电流由a →b ，由安培定则，电磁铁左端为N 极，右端为S 极，铁芯2被磁化，A 端为N 极，B 端为S 极，而被吸入线圈中。

若a 、b 处输入交变电流，铁芯1磁性不断变化，铁芯2磁性也随之变化，仍能被吸入线圈。

答案：AD5. 解析：交流电流表示数为副线圈中电流的有效值，即I 2＝50 mA ＝0.05 A ，根据I 1I 2＝n 2n 1得，I 1＝5 A ，A 、B 均错误；原线圈(被测电路)中电流的最大值I m ＝2I 1＝5 2 A ，C 正确；原线圈中电流最大时，线圈中磁通量的变化率等于零，此时副线圈中的电流最小；原线圈中电流等于0时，磁通量的变化率最大，副线圈中电流最大。

所以原、副线圈电流有相位差，故不能同时达到最大值，D 项错误。

答案：C6. 解析：由题图乙可知变压器输出的电压最大值为20 V ，变压器原、副线圈的匝数比为20∶1，所以原线圈输入电压的最大值为400 V ，A 选项正确；副线圈交流电的周期为0.02 s ，频率为50 Hz ，原、副线圈交流电的频率一致，B 选项不正确；电容器所带最大电荷量为Q ＝CU ＝1.414×10－3C ，C 选项不正确；R 1消耗的电功率P ＝U 2R 1＝20 W ，D 选项错误。

答案：A7. 解析：正温度系数热敏电阻，随温度的降低而减小，当温度降低时，外电路总电阻减小，干路总电流增大，路端电压减小，而R 1上的电压会增大，使得并联的部分电压减小，因此通过小灯泡的电流减小，亮度变小，选项A 、B 、C 正确，D 错误。

答案：D8. 解析：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生感应电动势的最大值为 E m ＝BSω＝BS ·2πn ＝1×0.1×0.4π(V)＝0.04π(V) 角速度：ω＝2πn ＝2π×1260 rad/s ＝0.4 π rad/s初相：Φ0＝0则感应电动势瞬时值表达式为 e ＝E m sin(ωt ＋Φ0)＝0.04πsin0.4πt (V) 由此可知选项C 是正确的。

答案：C9. 解析：由题图乙可知，交流电的周期为T ＝0.02 s ，由T ＝1n 可得，转速n ＝50 r/s ，选项A 正确；交流电的有效值为E ＝E m 2＝3 V ，电压表的示数U ＝ER ＋r R ＝2.5 V ，选项B 正确；电路中电流的最大值为I m ＝E mR ＋r ＝ 2 A ，选项C 正确；外电阻消耗的功率为P R ＝(E R ＋r)2R ，若转速变为原来的2倍，由E m ＝nBSω，E ＝nBSω2得，电动势变为原来的2倍，外接电阻消耗的功率变为原来的4倍，选项D 错误。

答案：D10. 解析：(1)沿O ′O 方向看去，磁场分布的侧视图如图所示。

由图可知，线圈转动时只有一条边切割磁感线，产生感应电动势，在t 时刻线圈的电动势为e ＝nBl v 1＝nBl v ·sin ωt 其中v ＝ω·l2解得e ＝12nBl 2ωsin ωt据闭合电路欧姆定律可知，闭合电路中的电流为 i ＝eR ＋r ＝nBl 2ω2(R ＋r )sin ωt 。

(2)由电流瞬时值表达式知，t ＝π4ω时，流过电阻R 的电流为i ＝nBl 2ω2(R ＋r )sin(ω×π4ω)＝2nBl 2ω4(R ＋r )由部分电路欧姆定律知，t ＝π4ω时， 电阻R 两端电压为U ＝iR ＝2nBl 2ωR 4(R ＋r )。

答案：(1)i ＝nBl 2ω2(R ＋r )sin ωt (2)2nBl 2ωR4(R ＋r )11. 解析：(1)在0 s ～0.1 s 内感应电动势E 1＝nBL v 1v 1＝0.100.1m/s ＝1 m/s L ＝2πr ，I 1＝E 1R 总＝0.2 A在0.1 ～0.15 s 内：v 2＝2 m/s ，E 2＝nBL v 2，I 2＝E 2R 总＝0.4 A 。

(2)因为外力匀速推动线圈，所以有：F ＝F 安＝nBI 2L ＝nBI 2·2πr ＝50×0.2π×0.4×2π×0.1N ＝0.8 N 。

(3)电流的有效值为I ，则有： I 2R ×0.15＝0.22R ×0.1＋0.42R ×0.05 I 2＝225所以P 出＝I 2R ＝225×8 W ＝1625 W ＝0.64 W 。